短双歧杆菌JKL2022生长非依赖性CLA合成机制及TetR转录调控在亚油酸异构酶表达中的作用

本研究针对双歧杆菌传统CLA(共轭亚油酸)生产依赖活性细胞的局限，创新性地揭示了Bifidobacterium breve JKL2022菌株在洗涤细胞和粗蛋白提取物中仍保持高效CLA转化能力。通过优化反应条件(pH7.0)和建立TetR-JKL2022_00217转录调控模型，证实该菌株膜结合亚油酸异构酶(LAI)的独特催化特性，为开发CLA增强型后生元制剂提供理论依据。成果发表于《Microbial Cell Factories》，对功能性食品开发具有重要价值。

　　

微生物代谢工程的突破性进展
在追求健康饮食的浪潮中，共轭亚油酸(CLA)因其抗炎、抗癌和调节脂代谢等多重功效成为功能性食品研发的热点。传统CLA生产主要依赖乳酸菌和双歧杆菌的活性细胞转化，但这类严格厌氧菌的生长限制和亚油酸(LA)底物毒性严重制约产业化应用。更棘手的是，既往研究认为双歧杆菌的CLA合成必须依赖活细胞代谢，这一认知桎梏了后生元(postbiotics)技术的开发。

来自忠南大学的研究团队在《Microbial Cell Factories》发表的研究，彻底颠覆了这一传统认知。他们发现婴儿粪便分离的Bifidobacterium breve JKL2022(KACC81214BP)展现出非凡特性：不仅活性细胞能在12小时内将LA高效转化为cis-9,trans-11 CLA(占比73.27±3.80%)，其洗涤细胞和超声破碎后的粗蛋白提取物(CFE)竟分别保持97.42±3.64%和103.65±2.70%转化率。这种生长非依赖性的CLA合成能力，为开发稳定、安全的CLA增强制剂开辟了新路径。

关键技术方法
研究采用多组学联用策略：通过GC-FID分析CLA异构体组成；建立pH梯度反应体系(4.5-7.0)优化提取效率；运用超声破碎-离心法制备膜蛋白(T100)和胞质(CFE)组分；采用Beer-Lambert定律计算LAI比活性；结合RT-qPCR和HDOCK蛋白-DNA对接预测TetR调控机制。所有实验均设三重生物学重复。

研究结果

CLA生产性能比较
对比5株JCM标准菌株发现，JKL2022在含0.5 mg/mL LA的培养基中6小时即启动CLA合成，12小时达峰值。其洗涤细胞的转化效率显著优于JCM7017等菌株(p<0.05)，且膜蛋白组分活性(66.61%)远超胞质组分。GC-FID证实产物以cis-9,trans-11 CLA为主(69.48-77.07%)。

工艺优化突破
创新性发现：反应pH7.0时LAI活性最高，但提取前调至pH5.0-5.5可使CLA得率提升2倍。5%Tween 80乳化使LA毒性降低31.22%，超声处理使底物利用率提高69.32%。时间动力学显示LAI遵循一级反应动力学，对亚麻酸(LNA)的催化活性(56,790.12 μU/g)显著高于LA(11,664.08 μU/g)。

转录调控机制
RT-qPCR揭示JKL2022的lai(JKL2022_00014)基础表达量超JCM菌株61.88倍，且与tetR(JKL2022_00217)表达呈强正相关(r=0.91)。HDOCK分析显示TetR二聚体与lai启动子结合能达-205.12，形成稳定的"螺旋-转角-螺旋"结构。

结论与展望
该研究首次证实双歧杆菌存在生长非依赖性的CLA合成途径，其核心在于：(1)膜结合LAI的组成型高表达；(2)TetR转录激活的独特调控模式。相较于传统益生菌方案，JKL2022衍生的后生元制剂具有三大优势：规避活菌存活难题、避免基因水平转移风险、保持90%以上转化率。

这项发现不仅为CLA强化乳制品开发提供新思路，其揭示的TetR-LAI调控模块更为微生物代谢工程提供了新靶点。未来研究可聚焦于：(1)利用CRISPRa技术强化tetR表达；(2)开发冻干型细胞催化制剂；(3)探索LAI在炎症性肠病干预中的应用。随着后生元概念的兴起，这项研究可能引领功能性食品研发的范式转变。